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190柴油机曲轴断裂失效分析

迟绍宁  
【摘要】: 内燃机行业是我国机械工业中的一个十分重要的行业。内燃机是汽车、农业机械、工程机械、船舶、内燃机车、石油钻机、军用、通用机械、移动和备用电站等装备的主要配套动力。190柴油机是我国为数不多的非道路用中、大功率内燃机,主要应用于石油钻井、舰船动力和配套发电等领域。随着社会和经济发展的需要,以及人们质量意识的不断提高,用户对内燃机的可靠性和使用寿命提出了越来越高的要求。 曲轴是柴油机重要的零部件之一,曲轴质量的优劣直接影响着柴油机的性能和寿命。曲轴受到周期性不断变化的交变载荷作用,产生扭转和横向与纵向振动,承受弯曲、扭转、冲击等多种应力以及高温及腐蚀的作用,工作环境十分恶劣。曲轴在发生断裂之前往往没有先兆,是一种突发性事故,一旦发生将造成极大的危害。失效不仅给企业带来不少的直接经济损失,同时也造成更大的间接损失——主要包括企业的信誉和市场竞争能力的削弱。因此,为了减少柴油机曲轴失效现象的重复发生,提高曲轴质量,延长其使用寿命,增强柴油机服役安全性和可靠性,开展对曲轴早期断裂失效分析研究是十分必要的。失效分析的积极作用在于找出失效的原因,并提出针对性地改进建议和预防措施,失效分析是可靠性技术中的一个重要环节。 本文对中、大功率190柴油机曲轴出现的几种失效情况,进行了系统的分析和研究。借助于电子探针、金相图像分析仪、直读光谱仪、体视显微镜等仪器设备,对曲轴断口的宏观和微观形貌进行了全面地检测和分析,对曲轴原材料质量、热加工内在组织质量、外观加工质量也进行了系统地分析和总结,找出了导致中、大功率190柴油机曲轴早期断裂失效的诸多原因,阐述了曲轴失效的断裂机理和发生的一般规律,并提出了一系列技术改进措施。通过这些措施可以有效控制曲轴的内在组织质量和外观质量,防止曲轴发生早期失效破坏。 本文是以失效曲轴理化检测结果为依据,并以金属材料学理论为指导,研究190柴油机曲轴早期断裂失效,文中的许多建议和改进措施已在济南柴油机股份有限公司的曲轴生产制造中采纳并应用,很好地保证了190柴油机曲轴的产品品质,取得了显著的效果,得到了用户的好评。作者希望能通过本课题的研究促进产品质量保证工作由经验和习惯操作走向定量分析和控制,并以此推动我国中、大功率内燃机制造行业的持续、快速发展。


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